linux编程学习6-文件操作之用open、read、write实现文件复制拷贝功能
一、基本概念和常识
1.linux系统中，几乎一切都是文件，所以程序可以像使用文件那样使用打印机，磁盘文件，串行口和其它设备
2.linux系统中，比较重要的文件设备有三个：
/dev/console（系统控制台），错误信息或诊断信息通常会发送到这个设备
/dev/tty（进程的控制终端的别名（逻辑设备））
/dev/null（空设备），所有写向这个设备的输出都将被丢弃，读这个设备将立刻返回一个文件尾标志
3.设备分为字符设备和块设备，两者的区别在于访问设备时是否需要一次读写一整块
二、系统调用和设备驱动程序
系统调用：通过少量函数达到对文件和设备的访问和控制，这些函数被称为系统调用
设备驱动程序：系统的核心部分，即内核，为一组设备驱动程序，是一组对系统硬件进行控制的底层接口
下面是访问设备驱动程序的底层函数，即系统调用
open：打开文件或设备
read：从打开的文件或设备中读取数据
write：向打开的文件或设备写数据
close：关闭打开的文件或设备
ioctl：把控制信息传递给驱动程序
三、库函数
输入输出的操作直接使用底层系统调用的效率比较低的原因：
1.linux系统中，执行系统调用，必须从用户模式切换到内核模式执行系统调用，执行完毕后，再从内核模式切换到用户模式，用户模式与内核模式的来回频繁切换非常影响系统的性能，减少这种开销的一个方法是，在程序中尽量减少系统调用的次数，并让每次系统调用尽量完成可能多的工作
2.硬件会限制底层系统调用一次能够读写的数据大小
四、底层文件访问
1.一个程序开始运行时，一般会有3个已经打开的文件描述符
0：标准输入
1：标准输出
2：标准错误
2.open系统调用
头文件：
#include
#include
#include
函数：
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
成功返回一个文件描述符，失败返回-1
pathname参数：文件路径名
flags参数：打开方式
O_RDONLY 只读
O_WDONLY 只写
O_RDWD 读写
O_APPEND 把写入数据追加在文件的末尾
O_TRUNC 把文件长度置为0，丢弃已有的内容
O_CREAT 按照参数mode中给出的访问模式创建文件
O_EXCL 与O_CREAT一起使用，确保创建出文件，使open为一个原子操作，防止两个程序同时创建同一个文件，如果文件已经存在，open调用将失败
mode参数：权限标志
S_IRUSR 文件拥有者可读
S_IWUSR 文件拥有者可写
S_I XUSR 文件拥有者可执行
S_IRGRP 文件组成员可读
S_IWGRP 文件组成员可写
S_IXGRP 文件组成员可执行
S_IROTH 其他用户可读
S_IWOTH 其他用户可写
S_IXOTH 其他用户可执行
3.read系统调用
头文件：
#include
函数：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
从文件描述符fd相关联的文件里读入count个字节的数据，并把它们放到数据区buf中
4.write系统调用
头文件
#include
函数：
ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count)
把缓冲区buf的前count字节写入文件描述符fd相关联的文件中
5.close系统调用
头文件
#include
函数：
int close(int fd); //关闭文件描述符fd
成功返回0，失败返回-1
6、实现复制文件功能
版本1源码：
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc != 3) {
printf("input param error\n");
return -1;
}
int s_fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if (s_fd == -1) {
printf("open %s error\n", argv[1]);
return -1;
}
int d_fd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
if (d_fd == -1) {
printf("open %s error\n", argv[2]);
return -1;
}
char ch; //一次读写一个字节
while (true) {
int rdRes = read(s_fd, &ch, 1);
if (rdRes == -1) {
printf("read %s error\n", argv[1]);
return -1;
} else if (rdRes == 0) {
printf("copy %s success\n", argv[1]);
break;
} else if (rdRes == 1) {
int wrRes = write(d_fd, &ch, 1);
if (wrRes != 1) {
printf("write %s error\n", argv[2]);
return -1;
}
} else {
printf("unknow error\n");
return -1;
}
}
return 0;
} 编译，链接，执行程序
版本2源码：
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFF_SIZE 1024
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc != 3) {
printf("input param error\n");
return -1;
}
int s_fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if (s_fd == -1) {
printf("open %s error\n", argv[1]);
return -1;
}
int d_fd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
if (d_fd == -1) {
printf("open %s error\n", argv[2]);
return -1;
}
char buf[BUFF_SIZE]; //一次读写BUFF_SIZE个字节
while (true) {
int rdRes = read(s_fd, buf, sizeof(buf));
if (rdRes == -1) {
printf("read %s error\n", argv[1]);
return -1;
} else if (rdRes == 0) {
printf("copy %s success\n", argv[1]);
break;
} else if (rdRes > 1) {
int wrRes = write(d_fd, buf, rdRes);
if (wrRes != rdRes) {
printf("write %s error\n", argv[2]);
return -1;
}
} else {
printf("unknow error\n");
return -1;
}
}
return 0;
} 编译，链接，执行程序
结论：
拷贝同一个文件，处理1消耗了4s多时间，处理2消耗了低于10毫秒时间，这是因为处理1每次只读写1个字节，处理2每次读写1024个字节，处理1来回切换用户模式和内核模式的次数比处理2多得多，而来回切换模式是需要消耗时间和cpu的，所以我们应该每次调用系统调用时，每次应尽量多的处理多的数据，从而减少来回地切换用户模式和内核模式的次数，提高系统性能。